컴퓨터 네트워크란?

컴퓨터 네트워크란 무엇인가?

당신은 이 질문에 얼마나 잘 답변할 수 있는가?

나는 이 질문을 스스로에게 해보고, 내가 컴퓨터 네트워크에 대한 개념이 두루뭉실하게 잡혀있다는 것을 알았다.

애초에 '컴퓨터네트워크란 무엇인가?'를 물어보지 않고 '네트워크란 무엇인가?'를 물었다. 컴퓨터네트워크와 네트워크가 같은 말인줄 알고있던 것이다. 그러나 엄현히 이 둘은 다르다. 네트워크가 더 큰 개념이고 컴퓨터네트워크는 하위 범주이다.

네트워크는 수학, 생물학, 기술과 통신, 사회학과 사업으로 나뉜다. 기술과 통신으로 분류되는 통신 네트워크가 있고 통신 네트워크 하위 분류에 컴퓨터 네트워크가 있는 것이다.

1. Telecommunications network (통신 네트워크)

통신 네트워크는 노드들 사이에 메시지를 주고받을 목적으로 사용되는 통신 링크로 연결된 노드들의 그룹이다. 링크들은 메시지와 신호를 보내는 circuit switching, message switching, packet switching등 방법론들에 근거하여 수많은 기술들을 사용한다.

통신 네트워크는 컴퓨터 네트워크, 인터넷, public switched telephone network(PSTN), 핸드폰 통신을 위한 무선 라디오 네트워크등을 포함한다.

2. Computer network (컴퓨터 네트워크)

컴퓨터 네트워크는 네트워크 노드들에 위치한 컴퓨터들의 집합이다. 컴퓨터들은 서로 통신하기 위해 digital interconnections위에서 일반적인 통신 프로토콜을 사용한다. 이 interconnections들은 물리적 전선, 광, 무선 주파수 방법에 근거한 통신 네트워크로 만들어져있다.

컴퓨터 네트워크에서의 노드는 PC, 서버, 네트워킹 하드웨어(스위치, 라우터, 브릿지 등), 호스트들을 포함한다. 그것들은 네트워크 주소 또는 호스트이름에 의해 식별된다. 네트워크 주소는 인터넷 프로토콜 같은 통신 프로토콜에 따른 노드들의 위치와 식별을 제공한다.

2.1. Network packet

대부분의 현대 컴퓨터 네트워크는 패킷 모드 전송에 기반을 둔 프로토콜을 사용한다. 네트워크 패킷은 패킷 교환 네트워크에 의해 운반되는 형식화된 데이터의 단위이다.

패킷은 두가지 타입의 데이터로 이루어져있다: 컨트롤 정보와 사용자 데이터(페이로드). 컨트롤 정보는 네트워크가 사용자 데이터를 전달하기 위해 필요한 데이터를 제공한다. 일반적으로 컨트롤 정보는 패킷 헤더를 생각하면 된다.

패킷 네트워크의 물리 링크 기술은 일반적으로 확실한 MTU(maximum transmission unit)로 패킷 사이즈를 제한한다. 긴 메시지는 전송되기 전에 조각화되고, 패킷이 도착하면 패킷들이 재조립되어 원래의 메시지로 구성된다.

2.2. Network topology

네트워크 노드들과 링크들의 의 물리적이나 지리적인 위치는 일반적으로 네트워크에 미치는 영향이 상대적으로 적다. 그러나 네트워크의 interconnections의 토폴로지는 처리량과 신뢰성에 상당히 영향을 미친다. bus 또는 star네트워크같은 많은 기술들은 하나의 실패가 네트워크 전체의 실패를 야기할 수 있다. 일반적으로, 상호 연결이 많을수록, 그 네트워크는 더 튼튼하다. 그러나 설치하는데 더 비싸진다. 그러므로, 대부분의 네트워크 다이어그램들은 네트워크 호스트들의 논리적인 상호연결의 지도인 네트워크 토폴로지에 의해 배열된다.

일반적인 네트워크 토폴로지

2.3. Network links

컴퓨터 네트워크를 구성하는 디바이스들을 링크하기 위해 쓰이는 전송 매체는 전기적인 케이블, 광섬유, 빈 공간을 포함한다. OSI모델 안에서, 매체를 다루는 소프트웨어는 1,2계층(pyhsical layer and data link layer)에 정의되어있다. 널리 채택된 LAN 기술에서 구리와 광 매체를 사용하는 가족은 집단적으로 Ethernet으로 알려져 있다. Ethernet을 통해 네트워크 장치들 사이에서 통신이 가능한 매체와 프로토콜의 표준은 IEEE 802.3에 의해 정의되었다. 무선 LAN의 표준은 무선 파동(전파)를 사용하고 다른것들은 전달 매체에 적외선 신호를 사용한다.

Wired(유선) - 동축 케이블, twisted pair 케이블, 광섬유 등

Wireless(무선) - 마이크로파, 통신 위성, 셀, 무선과 분산 스펙트럼(Wi-Fi같은것), 빈공간 광통신 등

2.4. Network nodes

물리적 전송 매체를 제외하고, 네트워크는 네트워크 인터페이스 컨트롤러, 리피터, 허브, 브릿지, 스위치, 라우터, 모뎀, 방화벽 같은 추가적인 기본 시스템 빌딩 블록으로부터 구축된다. 어떤 특정한 장비의 부품은 자주 여러개의 빌딩 블록을 포함하여 여러 기능을 행한다.

Network interfaces

네트워크 인터페이스 컨트롤러(NIC)는 컴퓨터가 네트워크 매체에 연결하게하고 저레벨 네트워크 정보를 처리할 수 있는 능력을 가진 컴퓨터 하드웨어다. 예를들어, NIC는 케이블에 꽂기 위한 커넥터 또는 무선 전송과 수신을 위한 안테나 그리고 관련된 전기 회로망이 있을 수 있다.

Ethernet 네트워크 안에서, 각 NIC는 보통 컨트롤러의 영구적인 메모리에 저장되어있는 고유의 MAC 주소를 가진다. 네트워크 장치들끼리의 주소 충돌을 피하기 위해, IEEE는 MAC주소의 고유성을 유지하고 관리한다. Ethernet의 MAC주소는 6바이트다. 상위 3바이트는 NIC 제조사를 식별하기 위해 예약되었다. 이 제조사들은 그들에게 할당된 접두사만을 사용하여, 그들이 제공하는 모든 Ethernet 인터페이스마다 하위 3바이트를 고유하게 할당한다.

Repeaters and hubs

리피터는 네트워크 신호를 받고 불필요한 노이즈를 없애고 재생성하는 전자 장치이다. 그 신호는 높은 파워 레벨에서, 또는 신호 저하 없이 더 긴 거리를 커버할 수 있도록 방해물의 다른 쪽으로 재전송된다(이게 무슨말인가?). 대부분의 twisted-pair Ethernet 설정에서, 리피터는 100미터를 넘는 긴 케이블에 필요로 한다. 광섬유는, 리피터가 수십~수백 키로미터 떨어질 수 있다.

리피터는 OSI모델의 pyhsical layer에서 작동하지만, 여전히 신호를 재생성하기 위한 적은 시간을 요구한다. 이것은 네트워크 성능에 영향을 미치는 전파 지연을 야기하고, 적절한 기능에 영향을 미칠 수 있다. 결과적으로, 많은 네트워크 구조가 네트워크 안에서의 리피터 사용 숫자를 제한한다, 예를 들어, Ethernet 5-4-3 규칙.

여러 포트를 가진 Ethernet 리피터는 Ethernet 허브로 알려져 있다. 네트워크 신호의 조정과 분배에 더하여, 리피터 허브는 네트워크의 충돌 감지와 결점 고립(?)을 도와준다. LAN에서의 허브와 리피터들은 현대 네트워크 스위치들에 의해 거의 폐지되었다.

Bridges and switches

네트워크 브릿지와 네트워크 스위치는 프레임을 통신에 관련된 포트에만 보내는 반면, 허브는 모든 포트에 보낸다는 점에서 그것들은 허브와 별개의 것이다. 브릿지는 두개의 포트만 가지고 있지만, 스위치는 여러개의 포트를 가지고있는 브릿지로 생각할 수 있다. 스위치는 보통 많은 포트를 가지고, 디바이스들의 별 토폴로지를 가능하게 하고, 추가 스위치를 연속하기 위한 것이다.

브릿지와 스위치는 OSI모델의 layer2에서 동작하고 하나의 지역 네트워크를 구성하는 2개 이상의 네트워크 세그먼트 사이에서 트래픽 다리를 놓는다. 둘다 각 프레임 내의 목적지 MAC주소를 기반으로 포트 사이의 데이터의 프레임을 보내는 장치이다. 그들은 수신된 프레임의 소스 주소 조사를 통해 물리적인 포트에서 MAC주소의 연계를 배우고, 필요할 때만 프레임을 전달한다. 만약 모르는 MAC목적지가 타겟이라면, 장치는 소스를 제외한 모든 포트들에게 요청을 브로드캐스트하고, 응답으로부터 위치를 찾아낸다.

브릿지와 스위치는 네트워크의 충돌 범위를 나누지만, 하나의 브로드캐스트 범위는 유지한다. 브릿징과 스위칭을 통한 네트워크 분할은 크고 붐비는 네트워크를 작고 더 효율적인 네트워크로 나누어지게 돕는다.

Router

라우터는 패킷에 포함된 어드레싱 또는 라우팅 정보를 처리하여 네트워크 사이에서 패킷을 보내는 인터넷워킹 장치이다. 라우팅 정보는 종종 라우팅 테이블과 함께 처리된다. 라우터는 어디로 패킷을 보낼지 알아내기 위해 그것의 라우팅 테이블을 이용하고, 매우 큰 네트워크에서 비효율적인 브로드캐스팅 패킷을 요구하지 않는다.

Modems

모뎀은 원래 디지털 네트워크 트래픽을 위해 디자인되지 않은 유선이나 무선을 통한 네트워크 노드들의 연결을 위해 사용된다. 이것을 하기 위해 하나 이상의 반송파 신호는 디지털 신호에 의해 변조되어 전송에 필요한 특성을 제공하도록 조정될 수 있는 아날로그 신호를 생성한다. 초기 모뎀은 표준 목소리 전화 라인에 전달되는 오디오 신호를 변조했다. 모뎀은 여전히 전화선, 디지털 가입자 회선 기술, DOCSIS기술을 사용하는 케이블 텔레비전 시스템에 사용된다.

Firewalls

방화벽은 네트워크 보안과 접속 규칙을 컨트롤하는 네트워크 장치 또는 소프트웨어다. 방화벽은 안전한 내부 네트워크와 인터넷같이 잠재적으로 안전하지 않은 외부 네트워크 연결 사이에 삽입된다. 방화벽은 일반적으로 알려지지 않은 소스로부터 엑서스 요청을 거부하는 반면에 알려진 것들로부터의 활동은 허용하기 위해 설정한다. 네트워크 보안에서 방화벽이 수행하는 필수적인 역할은 사이버 공격의 증가와 병행하여 증가한다.

2.5. Communication protocols

통신 프로토콜은 네트워크에서 정보교환을 위한 규칙의 집합이다. 통신 프로토콜은 다양한 틀징을 가지고있다. 그것들은 연결지향이거나 비연결이고, 그것들은 회선 교환이거나 패킷 스위칭이고, 그것들은 계층적인 어드레싱 또는 평평한 어드레싱을 사용할 것이다.

OSI모델에 따라 구성되는 프로토콜 스택에서 통신기능은 프로토콜 계층으로 나뉘어지고, 각 계층은 가장 낮은 계층이 매체를 통해 정보를 전달하는 하드웨어를 조종할때 까지 그 아래 계층의 서비스를 이용한다. 컴퓨터 네트워크 분야에서 프토토콜 계층화의 사용은 어디에나 있다. 프로토콜 스택의 중요한 예제는 IEEE 802.11를 통해 IP를 통해 TCP를 통해 실행되는 HTTP다. 이 스택은 유저가 웹을 서핑할 때 무선 라우터와 집 유저의 개인 텀퓨터 간에 사용된다.

Internet protocol suite

TCP/IP라고도 불리는 인터넷 프로토콜 세트는 모든 현대 네트워킹의 토대이다. 그것은 인터넷 프로토콜을 사용한 데이터그랜 전송으로 신뢰할 수 없는 네트워크를 통한 비연결지향과 연경지향 서비스 둘다 제공한다. 핵심은, 프로토콜 세트는 IPv4와 IPv6의 어드레싱, 식별, 라우팅 설명서를 정의한다. 인터넷 프로토콜 세트는 인터넷을 위한 프로토콜 정의 집합이다.

IEEE 802

IEEE 802는 LAN과 MAN을 다루는 IEEE표준의 가족이다.d 완벽한 IEEE 802프로토콜 세트는 다양한 네트워크 능력의 집합을 제공한다. 프로토콜은 평평한 어드레싱 제도를 가진다. 그것들은 OSI모델에서 대부분 1과 2계층에서 작동한다.

Ethernet

이더넷은 유선 LAN에서 사용되는 기술들의 가족이다.

Wireless LAN

무선LAN은 IEEE 802.11 표준에 근거하고, WLAN 또는 WiFi또한 홈 유저들의 IEEE 802프로토콜 가족의 멤버로서 가장 알려진 멤버일 것이다. IEEE 802.11은 유선 이더넷과 많은 속성을 공유한다.

SONET/SDH

동기화 광 네트워킹(SONET)과 통기화 디지털 계층(SDH)은 광섬유에서 레이저를 사용해 다량의 디지털 비트 스트림을 보내는 멀티플렉싱 프로토콜을 표준화했다.

Asynchronous Transfer Mode

비동기 전송 모드(ATM)는 통신(telecommunication) 네트워크의 스위칭 기술이다. 이것은 시분할 다중화를 사용하고, 데이터를 고정 사이즈 셀로 작게 암호화한다. 이것은 다양한 크기의 패킷 또는 프레임을 사용하는 인터넷 프로토콜 세트나 이더넷같은 다른 프로토콜과는 다르다. ATM은 서킷과 패킷 스위치 네트워킹 모두와 유사성이 있다. 이것은 전통적인 많은 데이터 처리량과 목소리나 비디오같은 실시간 저지연 콘텐츠 둘다 다루어야 하는 네트워크에게 좋은 선택이다. 

Cellular standards

다양한 무선전화의 표준이 있다: GSM, GPRS, EV-DO, EDGE, UMTS, DECT, IS-136/TDMA, iDEN

Routing

라우팅은 네트워크 트래픽의 운반을 위한 네트워크 경로 선택의 처리이다. 라우팅은 회선 교환과 패킷 스위치 네트워크를 포함한 수많은 종류의 네트워크를 위해 수행된다. 패킷 스위치 네트워크에서, 라우팅 프로토콜은 중간 노드를 통해 패킷 전송을 지시한다. 중간 노드는 보통 라우터, 브릿지, 게이트웨이, 방화벽 또는 스위치같은 하드웨어 장치이다. 일반 목적의 컴퓨터도 패킷을 보내고 라우팅을 할 수 있지만 그것들은 전문화된 하드웨어가 부족하고 제한된 성능만 낼 수 있다. 라우팅 처리는 수많은 네트워크 목적지를 저장하고 유지하는 라우팅 테이블을 기반으로 전달을 지시한다. 대부분의 라우팅 알고리즘은 한번에 하나의 네트워크 경로를 사용한다. 여러령로 라우팅 기술은 다수의 대체 경로의 사용을 가능하게 한다.

라우팅은 네트워크가 구조화되어있고 유사한 주소가 네트워크 내의 근접성을 의미한다는 점에서 브릿징과 대조될 수 있다. 구조화된 주소는 단일 라우팅 테이블 엔트리가 디바이스 그룹에 대한 경로를 나타낼 수 있게 한다. 큰 네트워크에서, 라우터를 사용한 구조화된 어드레싱은 브릿지를 사용한 구조화되지 않은 어드레싱을 능가한다. 구조화된 IP 주소는 인터넷에 사용된다. 구조화되지 않은 MAC주소는 이더넷과 비슷한 LAN의 브릿징에 사용된다.

2.6. Geographic scale

네트워크는 물리적 크기, 조직 목표, 유저 허가, 접속 권리, 등과 같은 많은 특성들과 특색들로 인해 특징지어진다. 다른 별개의 분류 방법은 물리정 규모나 지리적 규모이다.

Local area network

지역 네트워크(LAN)은 컴퓨터와 장치들을 집, 학교, 회사건물 또는 가까이있는 빌딩들 같은 제한적인 지리적 영역에 연결하는 네트워크다. 유선 LAN은 대부분 Ethernet 기술을 근거로 한다. 

LAN은 라우터를 사용해 WAN에 연결될 수 있다. WAN과 비교하여 LAN의 특징들을 정의하자면, 높은 데이터 전송률, 제한적인 지리적 범위, 연결성을 제공하기 위한 전용선의 의존 부족이다. 

Metropolitan area network

대도시 네트워크(MAN)은 대도시 크기의 지리적 지역에서 유저와 컴퓨터 자원의 상호연결하는 큰 컴퓨터 네트워크이다.

Wide area network

큰 지역 네크워크(WAN)은 도시, 나라 또는 대륙간 같은 넓은 지리를 커버하는 컴퓨터 네트워크이다. WAN은 종종 전화선, 케이블, 전파 등 많은 타입의 조합으로 통신 채널을 사용한다. WAN은 전화 회사같은 코먼 캐러어에 의해 제공되는 통신 시설을 이용한다. WAN 기술은 보통 OSI모델의 가장 낮은 3계층에서 기능한다.

Virtual private network

가상 사유 네트워크는 개방 연결에 의해 옮겨지는 노드들 사이의 링크들 또는 큰 네트워크에서 물리적 유선 대신에 가상 회선인 오버레이 네트워크이다. 가상 네트워크의 데이터 링크 계층 프로토콜은 큰 네트워크를 통해 터널이 뚫려졌다고 말한다. 한 평범한 앱은 공공 인터넷을 통한 비밀 통신이지만, VPN은 인증 또는 콘텐츠 암호화 같은 명쾌한 암호적 기능이 필요하지 않다. 예를들어 VPN은 강한 보안 기능의 근본적인 네트워크위 다른 유저 지역 사회의 트래픽을 분산시키는데 사용될 수 있다.

2.7. Organizational scope

네트워크는 일반적으로 네크워크를 가진 조직이 관리한다. 사유 기업 네트워크는 인트라넷과 엑스트라넷의 조합을 사용할 것이다. 그들은 또한 개인 소유가 아니고 제한없는 사실상 전세계 연결을 허락하는 인터넷에 접근할 수 있는 네트워크도 제공할 것이다.

Intranet

인트라넷은 하나의 관리상 개체 하에 컨트롤되는 네트워크의 집합이다. 인트라넷은 일반적으로 웹브라우저와 파일 전송 앱같은 인터넷 프로토콜과 ip기반 툴들을 사용한다. 관리 개체는 인증된 사용자헤 한해서 인르라넷 사용을 제한한다. 일반적으로, 인트라넷은 조직의 내부 LAN이다. 큰 인트라넷은 보통 조직 정보를 유저에게 제공하기위해 적어도 하나의 웹 서버를 가진다.

Extranet

엑스트라넷은 단일 조직의 관리 제어 하에 있는 네트워크이지만, 특정한 외부 네트워크의 제한된 연결을 제공한다. 예를들어, 조직은 조직의 비지니스 파트너와 고객에게 인트라넷 데이터를 공유하기 위해 몇몇 측면을 제고할 수 있다. 이 다른 개체들은 고안 관점에서 신뢰할 수 있는것은 아닙니다. 엑스트라넷에 연결하는 네트워크는 종종, WAN기술을 통해 시행된다.

Internet

인터네트워크는 높은 계층 네트워크 프로토콜을 사용하는 단일 컴퓨터 네트워크를 형성하기 위한 다양한 다른 타입의 컴퓨터 네트워크의 연결이고, 라우터를 사용해 그들을 함께 연결한다.

인터넷은 인터네트워크의 가장 큰 예이다. 이것은 정부, 학교, 기업, 공용, 사유의 컴퓨터 네트워크의 상호연결의 전세계적 시스템이다. 이것은 인터넷 프로토콜 세트에 근거하는 네트워킹 기술이다. 

Darknet

다크넷은 보통 특별한 소프트웨어를 통해서만 접글할 수 있는 인터넷 위에 실행되는 오버레이 네트워크다. 이것은 신뢰하는 피어 사이에서만 만들어진 연결인 익명으로하는 네트워크다. 다크넷은 공유가 익명이기 때문에 다른 분산된 peer to peer 네트워크와 별개이므로, 유저들은 정부나 기업 간섭으로부터 적은 공포로 소통할 수 있다.

 

 

 

참고: https://en.wikipedia.org/wiki/Network

https://en.wikipedia.org/wiki/Telecommunications_network

https://en.wikipedia.org/wiki/Computer_network

 

-